如图所示,两足够长的光滑金属导轨竖直放置,相距为L,一理想电流表与两导轨相连,匀强磁场与导轨平面垂直.一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放.导体棒进入磁场后,流经电流表的电流逐渐减小,最终稳定为I.整个运动过程中,导体棒与导轨接触良好,且始终保持水平,不计导轨的电阻.求:
1.磁感应强度的大小B;
2.电流稳定后,导体棒运动速度的大小v;
3.流经电流表电流的最大值Im.
如图所示,两足够长的光滑金属导轨竖直放置,相距为L,一理想电流表与两导轨相连,匀强磁场与导轨平面垂直.一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放.导体棒进入磁场后,流经电流表的电流逐渐减小,最终稳定为I.整个运动过程中,导体棒与导轨接触良好,且始终保持水平,不计导轨的电阻.求:
1.磁感应强度的大小B;
2.电流稳定后,导体棒运动速度的大小v;
3.流经电流表电流的最大值Im.
1.B=.
2.v=.
3.Im=.
解析:(1)电流稳定后,导体棒做匀速运动,则有
BIL=mg ①
解得B=. ②
(2)感应电动势E=BLv ③
感应电流I= ④
由②③④式解得v=.
(3)由题意知,导体棒刚进入磁场时的速度最大,设为vm
由机械能守恒定律得mv=mgh
感应电动势的最大值Em=BLvm,
感应电流的最大值Im=
解得Im=.